Прибор для измерения емкости аккумулятора. Основные способы. Измеритель емкости аккумулятора


Измеритель емкости аккумуляторной батареи | Все своими руками

Опубликовал admin | Дата 23 июля, 2018

В стать приводится схема измерителя емкости автомобильных аккумуляторов. Основой схемы является микроконтроллер PIC16F873A. Вся информация выводится на светодиодный индикатор с общим катодом.

Вообще я эту схему и программу сочинял по настоятельной просьбе одного из посетителей сайта уже давно, но этот настоятельный посетитель скоропостижно куда-то пропал. Поэтому выкладываю все и для всех.

В принципе схема состоит из уже проверенных рабочих фрагментов из разных устройств, поэтому данное устройство я в «железо» не воплощал. Работа измерителя была симулирована в PROTEUS 7.7 SP2.

Измеритель емкости аккумуляторной батареи

Работа схемы

На транзисторе VT1 и ОУ DA1.1 – LM358N собран электронный эквивалент нагрузки со стабилизацией втекающего тока разряда испытуемого аккумулятора.

Уровень тока разряда устанавливают подстроечным резистором R5. Низкоомный резистор R7 является датчиком тока для усилителя DA1.1, с него же снимается сигнал для АЦП микроконтроллера – цифровой амперметр. На ОУ DA1.2 собран компаратор ограничения напряжения разряда аккумулятора. Контролируемое напряжение с разряжаемого аккумулятора через делитель напряжения R8 и R9 подается на инвертирующий вход ОУ DA1.2. Коэффициент деления этого делителя составляет 1:10, это же напряжение через переключатель SA1, контакты 1-3 подается на оцифровку на вход RA1 микроконтроллера DD1. Это цифровой вольтметр. На не инвертирующий вход ОУ DA1.2 подается опорное напряжение с делителя R2 и R3. Резистором R9 производится подстройка показаний цифрового вольтметра. Резистором R3 производится установка напряжения ограничения разрядки аккумулятора. Величину этого напряжения можно посмотреть, переведя переключатель SA1 в нижнее по схеме положение. Транзистор VT2 – это импульсный усилитель звукового сигнала окончания разрядки аккумулятора. Изменяя величину резистора R13, можно изменять громкость звучания громкоговорителя ВА1. Микросхема DA2 – стабилизатор напряжения питания микроконтроллера, а так, как в качестве опорного напряжения при оцифровке сигналов в программе выбрано напряжение питания контроллера, то величина этого напряжения должна быть отрегулирована резистором R11 на уровне 5,12В. Светодиод HL1 это индикатор окончания процесса измерения.

Настройка прибора

Не вставляя запрограммированный микроконтроллер, подаем питание на правильно собранное устройство. Резистором R11 устанавливаем на выходе стабилизатора напряжение 5,12 вольт. Снимаем напряжение питания с платы и вставляем микроконтроллер. Переводим переключатель SA1 в верхнее положение, отключает коллектор транзистора VT1, подаем на разъем подключения аккумулятора контрольное напряжение 12 вольт. Такого же показания добиваемся на индикаторе вольтметра с помощью резистора R9. Переводим переключатель SA1 в нижнее положение, и выставляем напряжение ограничения разрядки, например, 10,5 вольт. При этом напряжение на выходе ОУ DA1.2 должно быть равно нулю. Начинаем плавно уменьшать контрольное напряжение и в районе 10,5 вольт должен сработать компаратор, при этом на его выходе напряжение должно возрасти до, примерно, пяти вольт (логическая единица). Эту единичку зафиксирует контроллер и подаст прерывистый звуковой сигнал, сигнализирующий о конце измерения емкости аккумулятора. Одновременно засветится светодиод HL1.

Далее восстанавливаем цепь коллектора транзистора VT1.

В цепь разряда аккумулятора включаем контрольный амперметр, устанавливаем нужный ток (ток разряда автомобильных аккумуляторов выбирают в соответствии с формулой С/10, где С – емкость аккумулятора)разряда резистором R5 и сверяем наши показания с контрольными. Точность нашего амперметра в основном зависит от точности величины резистора датчика тока R7. Если показания будут завышенными, то величину резистора R7 надо будет уменьшить.

Работа с прибором.

Берем полностью заряженный аккумулятор и подключаем к устройству. Отсчет времени разряда начинается сразу же. На левом по схеме индикаторе мы увидим значение тока разряда, на среднем — напряжение на разряжаемом аккумуляторе, при условии, что SA1 в верхнем положении. На правом индикаторе со временем будет отображаться текущие значения емкости. Емкость определяется с точностью до десятых долей. Из этого следует, что показания емкости будут меняться каждые 6 минут. После того, как напряжение на аккумуляторе уменьшится до выбранного вами предела, засветится светодиод, прозвучит сигал. Контроллер зафиксирует измеренную емкость, но процесс разряда не прекратится, имейте это ввиду.

На этом все, Успехов, К.В.Ю.

Скачать полный проект можно здесь ↓.

Скачать “Измеритель-емкости-аккумуляторной-батареи” Измеритель-емкости-аккумуляторной-батареи.rar – Загружено 1 раз – 458 KB

Обсудить эту статью на - форуме "Радиоэлектроника, вопросы и ответы".

Просмотров:118

www.kondratev-v.ru

как и чем ее проверить, как измерить емкость аккумулятора своими руками

Самым важным параметром каждой АКБ является его емкость аккумулятора. Она определяет количество энергии, отдаваемой им за каждый отрезок времени. Это касается всех батарей от автомобильных до телефонных. Знать о них и понимать устройство важно, поскольку при использовании батареи не той емкости могут возникнуть серьезные проблемы при запуске этих устройств.

Единицы измерения этой величины – Амперы или Миллиамперы / час. По данному параметру осуществляют выбор АКБ для техники, руководствуясь рекомендованными значениями. При нарушении рекомендаций, к примеру, автомобиль может не запуститься зимой.

Что такое емкость батареи или аккумулятора

Все аккумуляторы обычно украшают надписи вроде 55, 70 Ah либо 1800mAh. Такое обозначение говорит о том, что емкость данного аккумулятора – соответственно 55 Ампер или долей Ампер в час, только в переводе на английский – A/hour. Его нужно отличать от другого параметра – напряжения, которое пишется в Вольтах.

Стандартный аккумулятор

Показатель Ah показывает, сколько батарея проработает в течение часа на нагрузку 60 Ампер и напряжение 12,7В. Другими словами, емкость – это запас энергии, который в себе способен удерживать аккумулятор.

И если будет меньше, чем 60А нагрузки, то батарея продержится дольше 60 минут.

Как быстро проверить емкость любого аккумулятора

Чаще всего вместимость аккумулятора измеряется с помощью тестера. Это прибор для быстрых измерений. Он работает автоматически, для его применения не нужны никакие дополнительные познания. Временные затраты составляют не более 15 секунд. Все, что требуется – подключить тестер к источнику питания и надавить на единственную кнопку, после чего он начинает определять емкости подключенных аккумуляторов.

Его используют при выборе батареи, сравнивая остаточную и номинальную вместимость, которая официально указана на устройстве. Если разница составить больше 50%, то АКБ нельзя эксплуатировать.

Какой использовать прибор для точного измерения емкости любого аккумулятора

Показатель емкости определяет плотность электролитов, она определяется с помощью особого прибора – ареометра. На новых батареях всегда указаны основные параметры. Однако эта величина определяется и самостоятельно.

Маленький аккумулятор

Наиболее простым способом являются обычные тестеры наподобие «Кулона». С помощью этого прибора измеряют вместимость и напряжение АКБ в автомобиле. Это требует минимальных затрат сил и времени при достижении достоверных результатов.

Чтобы воспользоваться «Кулоном», нужно подсоединить его к клеммам аккумулятора, после чего он начнет определять силу напряжения и величину вместимости.

Используется множество других способов вычисления данных параметров. Классическим является измерение с помощью мультиметра аккумулятора авто. Для того чтобы это осуществить, в нем должен быть полный заряд и соединение с потребителем (достаточно обычной лампочки в 60Вт). Однако даже это не гарантирует абсолютной точности показаний.

Прибор мультиметр

Первым шагом после сбора цепи из самой батареи, мультиметра, лампочки станет подача напряжения. В случае если на протяжении 2 минут лампочка не гаснет (если это не так, батарею не восстановить), брать показания «Кулона». Как только показания будут падать ниже стандартов напряжения аккумулятора, он начинает разряжаться. Замерив время, потребовавшееся для окончательного израсходования энергии и ток нагрузки потребителя, нужно эти показания друг на друга умножить друг на друга. Получившееся число и есть вместимость батареи.

В случае отличия результата от официального значения аккумулятор нужно заменять. Мультиметр позволяет посчитать емкость любой батареи. Неудобство такого способа в больших временных затратах.

Во втором способе измерения обеспечивают разрядку АКБ с помощью резистора по специальной схеме. С помощью секундомера определяется время разряда. Однако важно не разрядить АКБ полностью, предохраняясь от этого посредством реле.

Как сделать прибор собственными руками

Если под рукой необходимой техники нет, реализовать устройство можно самому. Подойдут нагрузочные вилки. Их всегда много в продаже, но их собирают и самостоятельно. Ниже рассмотрен такой вариант.

Схема вилки

У данной вилки расширена шкала, что позволяет достичь высочайшей точности показания. В строено сопротивление нагрузке. Диапазоны шкалы делятся напополам, благодаря чему понижается погрешность показаний. Прибор оснащен 3-х вольтовой шкалой. Это дает возможности проверить отдельные банки батареи. Шкалы в 15В достигают посредством понижения на диодах и стабилитронах напряжения.

Показание тока прибора вырастет, как только значения напряжения станут больше уровня открытия стабилитрона. Во время подачи напряжения не той полярности диоды оказывают защиту. На картинке: SB1 – тумблер, R1 является передатчиком требуемого тока, R2 и R3 – резисторами, предназначенными для M3240, R4 – определителями ширины узких диапазонов шкал, R5 – нагрузочным сопротивлением.

Как в домашних условиях узнать емкость телефонного аккумулятора

При использовании сотового телефона его аккумулятор подвергается постоянной деградации. Этого процесса не избежать, он естественен. Это происходит вне зависимости от модели, цен, функций телефона. Чтобы точно понимать, сколько еще прослужит аккумулятор в устройстве, нужно измерять текущую его емкость. Это позволит вовремя заменить батарею до того, как она начнет отключаться в самое неподходящее время.

Вздутый аккумулятор

В первую очередь нужно осмотреть батарею. Опасные проблемы в литиевой батарее видны сразу: корпус может вздуваться, быть полным следов коррозий, пятен зеленоватых и белых оттенков.

При обнаружении признаков вздутия дальше использовать такую батарею опасно. Это может спровоцировать замыкание электросхем в телефоне. Возможно начало вздутия с маленькой выпуклости вплоть до серьезных деформаций. К настораживающим фактором относится и быстрое падение заряда в телефоне.

На сегодняшний день существует множество приложений для измерения текущей вместимости телефона.

Чтобы точно определить вместимость батареи, используют метод продвинутого зарядного устройства. Аккумулятор полностью разряжают, затем подключают к данному устройству. Оно, в свою очередь, высчитывает вместимость аккумулятора с учетом времени и значения тока.

Различия нагрузки

Параметры каждого автомобиля разные. Различаются их объемы двигателей, вместимости аккумулятора. В легковом авто обычно АКБ вместимостью 40-45А, а в большой машине около 60-75А.

Причины этого кроются в пусковом токе – чем меньше батарея, тем меньше в ней электролитов, свинца и т.п. Чем он больше, тем больше количество энергии, которую может отдавать в один момент. Исходя из этого, на малолитражке способны успешно работать крупные АКБ, а маленькие недопустимо вставлять в крупный автомобиль.

Зависимость от корпуса

Аккумуляторы разных размеров

Вместимость прямым образом связана с числом электролитов и свинца АКБ. Из-за этого батареи маленькой вместимости будет гораздо меньше в объеме и весе, чем более вместительные батареи. По этим причинам на малолитражку никогда не ставят большие аккумуляторы, так как это не имеет смысла – в этих машинах мало пространства под капотом. А маленькая батарея прекрасно справляется с функцией запуска мотора.

Уменьшение емкости

Любая батарея подвержена воздействию амортизации, ее вместимость становится меньше со временем. Обычные аккумуляторы служат около 3-5 лет. Наиболее качественные экземпляры сохраняются в хорошем состоянии до 7 лет.

Когда вместимость падает, батарея теряет способность давать достаточно пускового тока. Тогда ее приходит пора заменять. К основным причинам падения вместимости относятся:

  • Скопление серной кислоты на плюсовой пластине. Она может полностью перекрыть все поверхности, ухудшается контакт с электролитами, вместимости падает.
  • Пластина осыпается из-за перезарядов, тогда происходит недостаток электролитов. Это ведет к мгновенному понижению емкости батарей.
  • При замыкании банки и соединении минусовой и плюсовой пластин друг с другом происходит снижение емкости батареи. Тем не менее, ее восстанавливают.

От чего зависит текущая емкость АКБ?

В течение всего срока службы аккумуляторной батареи ее емкость меняется. На начало своей работы они обладают наибольшей емкостью, поскольку пластины активно разрабатываются. Затем наступает период стабильной работы, и вместимость держится на одном и том же уровне. Дальше начинается спад вместимости по причине изнашивания пластин.

Процесс проверки аккумулятора

Вместимость аккумулятора меняется в зависимости от наличия активных материалов и конструкции электродов, электролитов, их температур и концентрации, величин разрядного тока, амортизации батареи, концентрации дополнительных налетов в электролитах и от многих других факторов.

С повышением разрядного тока вместимость АКБ понижается. При быстрой, спровоцированной специально разрядке АКБ теряют меньше вместимости, чем при более плавных режимах с малыми величинами тока. Исходя из этого на корпусе фиксируются показатели для 4, 15, 100 часов разряда. Вместимости одних и тех же АКБ при этом меняются крайне сильно. Меньше всего вместительность при 4 часах разрядки, а больше всего прочего – при больших отрезках времени.

Также показатели емкости меняются при повышении температуры электролитов, однако при повышении предельно допустимых норм происходит снижение сроков службы. Причины этого кроются в том, что при повышенной температуре электролиты проникают в активную массу, ведь их вязкость уменьшается, а сопротивление наоборот растет. Из-за этого в реакциях разрядки активной массы больше, чем во время заряда с пониженной температурой.

При особенно маленькой температуре вместимость АКБ снижается так же, как и ее полезное действие.

С увеличением концентрации электролитов повышается и емкость аккумулятора. Однако АКБ быстрее портится, так как разрыхляется активная масса аккумулятора.

Таким образом, проверка емкости аккумулятора необходима на всех этапах его жизни.

technosova.ru

измеритель емкости аккумулятора — Меандр — занимательная электроника

Это устройство предназначено для измерения ёмкости аккумуляторов и их батарей напряжением в заряжен­ном состоянии 1...25 В при разрядном токе 0,1... 10 А. Оно отличается от раз­работанных автором ранее [1,2] более точным измерением ёмкости за счёт того, что в процессе разрядки контро­лируется и учитывается текущее значе­ние разрядного тока. Измеряемая ём­кость может находиться в пределах от 0,001 …

Читать далее

Постоянная ссылка на это сообщение: http://meandr.org/archives/27592

На сегодняшний день на прилавках магазинов можно увидеть огромное количество видов батареек типоразмеров AA и AAA от разных производителей. При таком ассортименте ни на одной батарейке покупатель не найдет информации о том, какое количество энергии она способна отдать. Вместо этого, на каждой из них красуется надпись типа «Плюс», «Super», «Ultra» и пр., при этом цены на них очень …

Читать далее

Постоянная ссылка на это сообщение: http://meandr.org/archives/874

meandr.org

Прибор для измерения емкости аккумулятора. Основные способы

Автомобили 16 января 2017

Каждый автовладелец задается вопросом, какой необходим прибор для измерения емкости аккумулятора. Измерение данной величины зачастую проводится при прохождении планового ТО, однако будет полезным научиться самому ее определять.

прибор для измерения емкости аккумулятора автомобиля

Прибор для измерения емкости аккумулятора

Емкость аккумулятора - это параметр, который определяет объем энергии, отдаваемый батареей при определенном напряжении за один час. Измеряется он в А/ч (Ампер в час), и зависит от плотности электролита, которую определяют специальным устройством - ареометром. При покупке новой батареи все технические параметры производитель указывает на корпусе. Но эту величину можно определить и самому. Для этого существуют специальные приборы и методы.

Самый простой способ - это взять специальный тестер, например "Кулон". Это современный прибор для измерения емкости автомобильного аккумулятора, а также его напряжения. В этом случае вы затратите минимальное количество времени и получите достоверный результат. Для проверки необходимо подключить прибор к клеммам батареи и в течение нескольких секунд он определит не только емкость, а также напряжение аккумулятора и состояние пластин. Однако существуют и другие методы определения емкости АКБ.

Первый метод (классический)

К примеру, мультиметр можно использовать, как прибор для измерения емкости аккумулятора автомобиля, но с его помощью точных показаний вы не получите. Обязательным условием для данного метода (его называют методом контрольной разрядки) является полный заряд батареи. Для начала необходимо подключить к аккумулятору мощный потребитель (вполне подойдет обычная лампочка мощностью 60Вт).

прибор для измерения емкости аккумулятора автомобиля После необходимо собрать цепь, которая состоит из мультиметра, АКБ, потребителя, и подать нагрузку. Если лампочка в течение 2 минут не меняет своей яркости (в противном случае аккумулятор восстановлению не подлежит), снимаем показания прибора в определенные интервалы времени. Как только показатель упадет ниже стандартного напряжения батареи (под нагрузкой она составляет 12В), начнется ее разряд. Теперь, зная промежуток времени, который потребовался на полное опустошение запаса энергии и ток нагрузки потребителя, необходимо перемножить эти значения. Произведение этих величин и является реальной емкостью АКБ. Если полученные значения отличаются от паспортных данных в меньшую сторону, необходима замена батареи. Этот метод дает возможность определить емкость любой АКБ. Недостатком данного метода являются большие затраты времени.

Видео по теме

Второй метод

Также можно воспользоваться методом, при котором аккумулятор разряжают через резистор, применяя специальную схему. Используя секундомер определяем время, затраченное на разряд. Так как энергия будет теряться при напряжении в пределах 1 Вольта, мы с легкостью определим силу тока воспользовавшись формулой I=UR, где I - сила тока, U - напряжение, R - сопротивление. При этом необходимо избежать полной разрядки батареи, используя, например, специальное реле.

Как сделать прибор самостоятельно

При отсутствии возможности приобретения готового устройства, всегда можно собрать прибор для измерения емкости аккумулятора своими руками.

Для определения степени заряда и емкости АКБ можно воспользоваться нагрузочной вилкой. В продаже имеется много моделей уже готовых вилок, однако можно собрать ее собственноручно. Далее рассматривается один из вариантов.

 прибор для измерения емкости автомобильного аккумулятора

В данной модели используется расширенная шкала, благодаря чему достигается высокая точность измерений. Имеется встроенное нагрузочное сопротивление. Шкала разделена на два диапазона (0-10 В и 10-15 В), что дает дополнительное снижение погрешности измерений. Устройство также имеет 3-х вольтовую шкалу и другой вывод измерительного приспособления, давая возможность проверки отдельных банок АКБ. Шкала на 15В достигается благодаря снижению на диоде и стабилитроне напряжения. Величина тока устройства возрастает, если значение напряжения превышает уровень открытия стабилитрона. При подаче напряжения ошибочной полярности защитную функцию выполняет диод.

На схеме: R1- передает стабилитрону требуемый ток; R2 и R3 - резисторы, подобранные для микроамперметра М3240; R4 - определяет ширину узкого диапазона шкалы; R5 - нагрузочное сопротивление, включается тумблером SB1.

Сила тока нагрузки определяется по закону Ома. В расчет принимается нагрузочное сопротивление.

прибор для измерения емкости аккумулятора аа

Прибор для измерения емкости аккумулятора АА

Емкость аккумуляторов типа АА измеряется в мА/ч (миллиампер в час). Для измерения таких батарей можно применять специальные зарядные устройства, которые определяют ток, напряжение и емкость батареи. Примером такого устройства является прибор для измерения емкости аккумулятора AccuPower IQ3, который имеет блок питания с диапазоном напряжения от 100 до 240 Вольт. Для измерения потребуется вставить аккумуляторы в устройство, и на дисплее появятся все необходимые параметры.

прибор для измерения емкости аккумулятора своими руками

Определение емкости с помощью зарядного устройства

Также емкость можно определить и с помощью обычного зарядного устройства. Определив величину силы тока заряда (она указывается в характеристиках прибора), необходимо полностью зарядить аккумулятор и засечь затраченное на это время. После, перемножив эти два значения, получаем приблизительную емкость.

Более точные показания можно получить, воспользовавшись еще одним методом, для которого вам потребуется полностью заряженный АКБ, секундомер, мультиметр и потребитель (можно использовать, например, фонарик). Подключаем потребитель к аккумулятору, и при помощи мультиметра определяем ток потребления (чем он меньше, тем более достоверны результаты). Засекаем время, в течение которого светил фонарик, и полученный результат умножаем на ток потребления.

Источник: fb.ru

Комментарии

Идёт загрузка...

Похожие материалы

Какая должна быть компрессия в двигателе? Прибор для измерения компрессии двигателяАвтомобили Какая должна быть компрессия в двигателе? Прибор для измерения компрессии двигателя

Под компрессией в автомобильных двигателях подразумевают уровень давления в цилиндрах в конечной фазе сжатия, в тот самый момент, когда коленвал вращается при помощи стартера.Зачем измеряют ее?Если еще...

Как выбрать прибор для измерения влажности воздуха Дом и семья Как выбрать прибор для измерения влажности воздуха

Все мы понимаем, как важно поддерживать оптимальную влажность в помещении, особенно там, где живет ребенок. Ведь от этого зависит его здоровье. В сухом пыльном воздухе квартир находится слишком много аллергенов, а сыр...

Прибор для измерения плотности. Вязкость и плотность жидкости Домашний уют Прибор для измерения плотности. Вязкость и плотность жидкости

В заводских лабораториях, да и в домашних условиях порой приходится применять приборы для измерения плотности и вязкости жидкости. Эти показатели имеют существенное влияние на производственные процессы. Например, чтоб...

Приборы для измерения вязкости жидкости. Вискозиметр ротационныйДомашний уют Приборы для измерения вязкости жидкости. Вискозиметр ротационный

Вязкость различных жидкостей измеряется специальными приборами – вискозиметрами. По характеристикам и конструкции выделяют несколько видов данных приборов. Одним из них является вискозиметр ротационный, способны...

Анемометр - это прибор для измерения направления и скорости ветраДомашний уют Анемометр - это прибор для измерения направления и скорости ветра

В процессе проектирования систем вентиляции и кондиционирования специалисты тщательно рассчитывают схемы и конфигурации их монтажа. Помимо конструкционного устройства и местоположения, просчитываются и внешние воздейс...

Прибор для измерения длины: описаниеДомашний уют Прибор для измерения длины: описание

Повсеместно прибор для измерения длины используется в различных сферах: строительстве, аграрном хозяйстве, персональном обустройстве, коммунальных и прочих отраслях. Все устройства в соответствии с основным принципом ...

Барометр - что это такое? Прибор для измерения атмосферного давленияДомашний уют Барометр - что это такое? Прибор для измерения атмосферного давления

Барометр, что это такое? Это приспособление для учета колебаний атмосферного давления. Надземный слой нашей планеты имеет толщину в десятки километров. Концентрация смешанных газов в нем отличается небольшой массой, о...

Что измеряет вольтметр? Прибор для измерения напряженияДомашний уют Что измеряет вольтметр? Прибор для измерения напряжения

Человек, далекий от электрических цепей, напряжений, токов и сопротивлений, едва ли сходу сможет ответить на этот вопрос: что измеряет вольтметр? Поскольку ответ очевиден, если просто прочитать вторую половину заглави...

Приборы для измерения силы - динамометр механический, электронный, гидравлическийДомашний уют Приборы для измерения силы - динамометр механический, электронный, гидравлический

Что показывает динамометр? Указанный прибор предназначен для определения силы. Используются эти устройства в различных сферах. В первую очередь, важно отметить, что различают механические, электронные и гидравлические...

Прибор для измерения скорости ветра. Метеорологический приборДомашний уют Прибор для измерения скорости ветра. Метеорологический прибор

Прибор для измерения скорости ветра и определения направления его дуновения известен как обсерватор, или анемометр. Применяют такие устройство при необходимости контроля над параметрами перемещения воздушных масс....

monateka.com

Измеритель ёмкости аккумуляторов на Arduino

Измерительная техника

Главная  Радиолюбителю  Измерительная техника

Сегодня в эксплуатации находится большое число аккумуляторов и аккумуляторных батарей. Все мобильные устройства, в первую очередь, мобильные телефоны, смартфоны, планшеты, проигрыватели, как правило, питаются от аккумуляторов. Кроме того, аккумуляторные батареи установлены в блоках бесперебойного питания, ноутбуках и нетбуках. Нередко эти источники питания выходят из строя - уменьшается их ёмкость, увеличивается внутреннее сопротивление. Предлагаемое устройство, собранное на основе микроконтроллерной платы Arduino Uno, позволяет провести диагностику аккумуляторов и аккумуляторных батарей - измерить их ёмкость и внутреннее сопротивление.

Это устройство предназначено для измерения электрической ёмкости аккумуляторов и аккумуляторных батарей (далее - аккумуляторов) напряжением от 1 до 15 В и ёмкостью до 20...30 А·ч. Стабильный ток разрядки можно установить переменными резисторами в интервале 0...3 А, напряжение отключения - 0...15 В. Применён двухстрочный шестнадцатисимвольный ЖКИ, на который выводится информация о четырёх параметрах аккумулятора: текущем напряжении, напряжении отключения (пороговом), разрядном токе и ёмкости. Причём ёмкость измеряется постоянно, и в любой момент можно посмотреть её текущее значение. Когда напряжение аккумулятора станет меньше порогового, разрядка останавливается, раздаётся звуковой сигнал, включается светодиод красного свечения, а на ЖКИ будут выведены все указанные выше параметры. Кроме того, если в процессе разрядки нажать на кнопку, на ЖКИ дополнительно выводится информация о внутреннем сопротивлении аккумулятора и его напряжении без нагрузки.

Схема устройства показана на рис. 1. Его основа - плата Arduino Uno, управляющая всеми узлами и выполняющая основные операции. На ОУ DA1.1, полевом транзисторе VT2 и датчике тока - резисторах R9 и R10 собран стабилизатор разрядного тока, значение которого устанавливают переменными резисторами R3 "Грубо" и R4 "Точно". Это позволило задавать желаемый ток разрядки в широком интервале, кроме того, упростить программу и, в итоге, просто измерять время разрядки. Пороговое напряжение, до которого следует разряжать аккумулятор, устанавливают переменными резисторами R5 "Грубо" и R6 "Точно". Напряжение аккумулятора, пороговое, а также на датчике тока измеряет Arduino (входы А0, А1 и А2 соответственно). Значения первых двух напряжений выводятся на ЖКИ HG1. Ток разрядки вычисляется как отношение напряжения на датчике тока к его сопротивлению, а ёмкость аккумулятора (С) - как произведение разрядного тока на прошедшее время. Ток и ёмкость также отображаются на экране ЖКИ. Информацию о пороговом напряжении и токе разрядки модуль Arduino не запоминает, а считывает непосредственно с движков переменных резисторов, поэтому после установки их не следует трогать.

Схема устройства

Рис. 1. Схема устройства

Для повышения точности измерений весь интервал входного напряжения разбит на два, граница между ними - 4,9 В. Интервалы переключаются автоматически с помощью управляемого аттенюатора на элементах R1, R8 и VT1. В первом интервале транзистор VT1 закрыт, и всё напряжение аккумулятора поступает на вход А0. Во втором интервале высокий уровень с выхода А4 открывает транзистор VT1, и на вход А0 поступает примерно втрое меньшее напряжение.

О режиме разрядки сигнализирует светодиод HL2, который включается низким логическим уровнем с выхода 7 платы Arduino. В этом случае транзистор VT3 закрыт, светодиод HL1 обесточен и управляющее напряжение с выхода ОУ DA1.1 беспрепятственно поступает на затвор транзистора VT2. По окончании разрядки на выводе 7 появляется высокий уровень, светодиод HL2 гаснет, а транзистор VT3 открывается. Включается светодиод HL1 (ток через него ограничивает резистор R7), напряжение на затворе транзистора VT2 уменьшается до 1,8.2 В, в результате чего он закрывается и разрядка аккумулятора прекращается. Одновременно это сопровождается троекратным звуковым сигналом. Диоды VD2 и VD3 защищают вход А0 платы Arduino от превышения или неправильной полярности входного напряжения.

Если рассеиваемая на транзисторе VT2 мощность превышает несколько ватт, необходимо с помощью выключателя SA1 включить вентилятор.

Питают устройство от внешнего (лучше стабилизированного) блока питания напряжением 12 В, который подключают к гнезду XS1. Для защиты от неправильной полярности питающего напряжения установлен диод VD1. В некоторых случаях, например, при измерении параметров аккумулятора ёмкостью несколько ампер-часов и напряжением 12 В, устройства можно питать непосредственно от него. Но при этом для корректного измерения ёмкости следует учесть ток, потребляемый самим устройством.

Если нажать на кнопку SB2 "R" во время разрядки, устройство периодически станет кратковременно отключать ток разрядки и измерять напряжение аккумулятора под нагрузкой и без неё. В этом случае на ЖКИ выводится информация о напряжении аккумулятора без нагрузки и о его внутреннем сопротивлении.

После подачи питающего напряжения движки переменных резисторов R3 и R5 устанавливают в нижнее, а R4 и R6 - в верхнее по схеме положение и подключают разряжаемый аккумулятор. Кратковременно нажимают на кнопку SB1 "Сброс/Старт". В результате происходит перезагрузка Arduino и включается светодиод HL2 "Разрядка" зелёного свечения. В верхнем левом углу ЖКИ появится информация о напряжении аккумулятора - Ub (в вольтах). С этого момента начинается отсчёт времени разрядки, текущая ёмкость С (в А·ч) выводится в правом верхнем углу ЖКИ. Переменными резисторами R5 и R6 устанавливают порог выключения Ut (в вольтах), при достижении которого разрядка прекращается. Этот параметр выводится в левом нижнем углу ЖКИ. Резисторами R3 и R4 устанавливают разрядный ток Ib (в амперах), он индицируется в правом нижнем углу.

Подключая аккумулятор, будьте очень внимательны! Не перепутайте полярность! Дело в том, что транзистор VT2 содержит встроенный защитный диод, подключённый анодом к истоку, катодом - к стоку. Если полярность аккумулятора окажется неправильной, через этот диод и резисторы R9, R10 может протекать большой ток. Его значение зависит от параметров аккумулятора, в первую очередь, от напряжения. В результате некоторые элементы устройства могут выйти из строя.

Большинство деталей размещены на печатной плате из фольгированного с одной стороны стеклотекстолита, которая выполнена в виде платы расширения (shield). Для подключения к модулю Arduino Uno на плате устройства смонтированы штыревые разъёмы (вилки XP2 и XP3). Это позволяет в случае необходимости быстро устанавливать и снимать Arduino Uno, используя её в других проектах. Чертёж платы показан на рис. 2, её размеры соответствуют плате компьютерного блока питания, в корпусе которого и смонтировано устройство. Размещение элементов на плате показано на рис. 3, а внешний вид смонтированной платы - на рис. 4.

Чертёж платы

Рис. 2. Чертёж платы

Размещение элементов на плате

Рис. 3. Размещение элементов на плате

Внешний вид смонтированной платы

Рис.4. Внешний вид смонтированной платы

В устройстве применены постоянные резисторы Р1-4, С2-23 (кроме R9 и R10), переменные - СП4-1, СП3-4 или импортные, подстроечные - импортные или СП3-19. В датчике тока использованы два последовательно соединённых резистора серии RWR (R9 и R10) сопротивлением по 0,24 Ом и допустимой мощностью рассеяния по 5 Вт. Сделано это по двум причинам. Во-первых, они были в наличии, а во-вторых, при токе до 3 А на них будет выделяться мощность не более 4,5 Вт, поэтому разогреваться они станут не очень сильно, что повысит точность измерения. Светодиоды - любые маломощные соответствующих цветов свечения с диаметром корпуса 3 или 5 мм.

Транзистор 2N7002 (установлен на плате со стороны печатных проводников) можно заменить транзистором 2N7000, КП505, BSS88. Правда, в этом случае придётся подкорректировать рисунок печатных проводников. Взамен транзистора КТ315Б подойдёт любой из серий КТ315, КТ312, КТ3102. Разъёмы XP2, XP3 - однорядные вилки PLS-10. Кнопки - любые с самовозвратом, например КМ-2. Можно применить и тактовые кнопки ТС-0409 или аналогичные, закрепив их на панели с помощью клея. Гнездо для подключения источника питания может быть любым.

Как уже сказано выше, устройство собрано в корпусе компьютерного блока питания размерами 150x125x85 мм. Для подключения проверяемого аккумулятора использованы штатные сетевое гнездо и вилка (XP1). Поскольку в корпусе уже установлен вентилятор, он применён для охлаждения теплоотвода, на котором закреплён транзистор VT2. Конструкция теплоотвода должна быть такой, чтобы поток воздуха от вентилятора проходил вдоль его рёбер. Для упрощения прибора было решено включать вентилятор вручную выключателем, установленным на верхней панели, в случае, если рассеиваемая транзистором мощность превышает 5 Вт. Кроме выключателя, на верхней панели устройства размещены все переменные резисторы, светодиоды, жКи и кнопка SB2, а гнездо XS1 и кнопка SB1 - на задней. Для них сделаны отверстия соответствующих форм и размеров. К - HL2 ЖКИ и светодиоды закреплены клеем. Для подключения разряжаемого аккумулятора использован штатный сетевой кабель от блока питания, но укороченный до 0,5 м. Поскольку кабель содержит три провода, два из них соединены параллельно. На концах проводов распаяны зажимы "крокодил", но можно применить и другие. В боковой стенке корпуса сделано отверстие для подключения USB-кабеля. Поэтому в Arduino Uno можно загружать программу (скетч), не вынимая плату из корпуса. Внешний вид устройства показан на рис. 5.

Внешний вид устройства

Рис. 5. Внешний вид устройства

После загрузки скетча и подключения блока питания начинают налаживание устройства совместно с компьютером, на котором установлена интегрированная среда разработки Arduino - Arduino IDE. В первую очередь, подстроечным резистором R13 устанавливают требуемую контрастность изображения ЖКИ. Движки переменных резисторов R5 и R6 устанавливают в нижнее по схеме положение. Образцовым вольтметром измеряют напряжение питания Vcc микроконтроллера на плате Arduino Uno и заносят его в скетч, после чего загружают его в Arduino Uno.

Вход устройства подключают через образцовый амперметр к регулируемому лабораторному блоку питания с выходным напряжением 0...15 В и током до 3...4 А. Устанавливают напряжение около 4 В и переменным резистором R3 устанавливают разрядный ток 0,5...1 А. Сравнивают показания амперметра Ia и ЖКИ Ib. В случае отличий изменяют в скетче численное значение сопротивления датчика тока RI и загружают его в Arduino Uno до получения точного совпадения показаний.

Затем вход устройства напрямую подключают к лабораторному блоку питания. К нему же подключают и образцовый вольтметр. Движки переменных резисторов R3-R6 устанавливают в нижнее по схеме положение. Устанавливают напряжение около 2,5 В и сравнивают показания вольтметра ив и Ub на ЖКИ. Изменением поправочного коэффициента K1 (в скетче), по аналогии с предыдущим случаем, добиваются равенства показаний.

Устанавливают на выходе лабораторного блока питания напряжение около 7 В и нажимают на кнопку SB1 "Сброс/Старт". После перезагрузки подстроечным резистором R8 приближённо уравнивают показания вольтметра ив и Ub на ЖКИ. Подборкой поправочного коэффициента K2 (в скетче) добиваются более точного равенства показаний.

В заключение определяют сопротивление соединительных проводов. Во время проведения этих работ желательно включить вентилятор. На выходе лабораторного блока питания устанавливают напряжение 8.9 В, при этом показания вольтметра ив и Ub на ЖКИ должны совпадать. Затем резистором R3 устанавливают разрядный ток Ib = 2,5...3 А, записывают значения Ib, Uв и Ub на ЖКИ и вычисляют R = (Uв - Ub)/Ib. Это значение заносят в скетч. После такой коррекции при изменении тока разрядки от минимума до максимума показания вольтметра и Ub на ЖКИ должны практически совпадать.При нажатии на кнопку SB2 "R" на ЖКИ должны выводиться значения напряжения аккумулятора без нагрузки U0 и его внутреннего сопротивления R. Для проверки этого режима на выходе лабораторного блока питания последовательно с входными проводами устанавливают резистор сопротивлением 0,5...1 Ом и устанавливают ток разрядки 1...2 А. После нажатия на кнопку SB2 на экране ЖКИ должно индицироваться сопротивление этого резистора.

В заключение следует отметить, что для повышения точности измерения тока разрядки Iр, сопротивление резисторов R9 и R10, образующих датчик тока, выбрано сравнительно большим (суммарное сопротивление RI = 0,48 Ом). На этих резисторах падает напряжение Uд = Ip - RI. Например, при токе 3 А Uд = 1,44 В, это означает, что ниже этого напряжения аккумулятор при таком токе разрядить не получится. Но обычно отдельные малогабаритные аккумуляторы таким током и не разряжают, а батарею Ni-Cd, Ni-Mh аккумуляторов или Li-Ion аккумулятор разряжают до большего напряжения.

Но если необходимо уменьшить падение напряжения на датчике тока, в нём следует применить резистор сопротивлением, например, 0,1 Ом. Но в этом случае напряжение на нём уменьшится, а погрешность измерения возрастёт. Для устранения этого недостатка надо усилить (примерно в десять раз) напряжение с датчика тока с помощью УПТ, который можно собрать на неиспользованном ОУ в микросхеме DA1. После этого придётся установить в скетче соответствующее численное значение датчика тока, умноженное на коэффициент усиления УПТ.

В устройстве для Arduino написана самая простая программа с минимальным набором функций. Не изменяя аппаратную часть, можно существенно расширить возможности прибора. Например, повысить точность измерения напряжения, используя способы измерения образцового напряжения и применяя методы статистической обработки результатов. Можно измерять и сравнивать с пороговым не напряжение аккумулятора в процессе разрядки, а его ЭДС, отключая на это время разрядный ток. Можно сделать два режима работы устройства: первый - с мощными батареями напряжением 6...15 В и током разрядки до 5 А, второй - с маломощными батареями и аккумуляторами напряжением до 5 В и разрядным током до 1 А. И наконец, добавив узел зарядки, можно сделать автоматическое зарядно-разрядное устройство с измерением полученного и отданного аккумулятором заряда.

Кроме того, можно предложить ещё немало улучшений параметров устройства без изменения его схемы, а только за счёт коррекции скетча. Но все эти возможности по доработке оставим для поклонников Arduin

Скетч, а также чертежи пе чатной платы в формате Srint-Layout 6 имеются здесь.

Автор: И. Нечаев, г. Москва

Дата публикации: 04.08.2017

Мнения читателей
  • admin / 11.07.2018 - 22:54Заработал FTP, можно скачивать...
  • Алексей / 11.07.2018 - 12:04FTP не доступен. Можно ли выложить куда-то в более доступное место?
  • Владимир / 19.03.2018 - 18:55Очень полезное и функциональное устройство! Тоже присоединяюсь к просьбе по скетчу и чертежу пп.
  • Вова / 16.02.2018 - 20:49А можете выложить скетч и чертежи пп ?

Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному вышематериалу:

www.radioradar.net

Разводка платы измерителя ёмкости аккумулятора

Разводка платы

Используется немного упрощённая схема Измерителя ёмкости аккмулятора. Если нужно проверять только аккумуляторы AA, то можно сделать ещё некоторые упрощения (убрать диоды и резистор 5 ом), и использовать корпус от зарядника АА с хорошими контактами чтобы уменьшить потери напряжения на контактах.

Описание работы схемы см. на странице "Измерение ёмкости ..."

 

В корпусе зарядника

Проверка идёт долго: 2000ма-час/500ма = 4 часа. Сначала я наклеивал этикетку с ёмкостью на аккумулятор. Но оказалось удобнее писать на аккумуляторе номер, и вести список, в котором для каждого номера указана дата, ёмкость и внутреннее сопротивление.

Почему портятся аккумуляторы

У меня несколько десятков аккумуляторов GP AA и AAA. Они прошли уже больше сотни циклов разряда, и достаточно хорошо держатся. Раз в год я измеряю их ёмкость. 2-3 элемента не проходят тест, то есть имеют ёмкость вдвое ниже номинала или внутреннее сопротивление более 0.5 ом.

Кроме естественного износа (старения), причина выхода аккумуляторов из строя - неправильная эксплуатация.

1) Слишком сильный разряд из-за того, что аккумуляторы оставались в невыключенном устройстве.

2) Перегрев (перезаряд) из-за большого тока заряда или неотключения тока после окончания заряда при использовании неудачного зарядного устройства. У меня довольно часто не отключается зарядник Ansmann. Для страховки можно включить зарядник через реле времени, или уменьшить ток заряда и ставить будильник. Но надёжнее использовать хороший зарядник.

3) Последовательное включение аккумуляторов разной ёмкости . В моём приёмнике Grundig включены последовательно 6 аккумуляторов. Если, например, один из них недозаряжен, то через некоторое время напряжение на нём снизится до нуля или станет отрицательным. При этом общее напряжение будет 5 × 1.2 = 6 вольт. Приёмник будет ещё работать, и вы не заметите "потери бойца".

4) Глубокий саморазряд , когда аккумуляторы долго лежат без использования или вставлены в устройство, которое выключено, и долго не используется. У меня такого не было, но это, кажется, самая обычная причина выхода из строя. Чтобы не испортить запасные аккумуляторы их нужно заряжать раз в несколько месяцев (Ni-Cd и Hi-Mh), или раз в год (Li-Ion).

Сейчас я постепенно заменяю свои много прослужившие аккумуляторы GP (некоторым уже 10 лет, и у них увеличилось внутреннее сопротивление ) на аккумуляторы Sanyo eneloop которые имеют маленький саморазряд.

После несколько лет использования своего измерителя ёмкости я пришёл к выводу, что качество аккумулятора больше определяется внутренним сопротивлением, а не ёмкостью. При достаточно малом внутреннем сопротивлении аккумулятор обеспечит нужный ток хоть какое-то время, а при большом сопротивлении не даст нужного тока, даже имея большую ёмкость. Внутреннее сопротивление хорошо ещё тем, что его можно быстро измерить. Теперь, когда я покупаю аккумулятор для машины или для охранного устройства на даче, я расставляю приоритеты так 1 ) низкое внутреннее сопротивление 2 ) большой срок службы 3 ) большая ёмкость

 

photo-ek.ru

Радио "ФАНК" - Измеритель ёмкости

Измеритель ёмкости АКБ

Хочу поделиться с вами одной замечательной конструкцией, собранной мною, под названием и назначением - измеритель ёмкости аккумулятора. Конструкция реально работает и даже очень не плохо! Ниже я выложу авторскую статью и схему, а также добавлю свои практические дополнения, которые появились в процессе изготовления данного устройства.

Первоисточник:

=================================

Усовершенствованный измеритель ёмкости

     

При разработке этого устройства, была поставлена задача, разработать измеритель ёмкости аккумуляторов со звуковой индикацией неисправности аккумулятора и окончания заряда. Так же в устройстве должна быть предусмотрена индикация (при нажатии на одну из кнопок) внутреннего сопротивления аккумулятора. Схема устройства показана на рисунке. Основой устройства, является микроконтроллер ATMega 8. Клавиатура с однопроводным интерфейсом состоит из шести кнопок. Информация о всех параметрах аккумулятора, выводится на 9-и разрядный светодиодный индикатор. Измерение ёмкости основано на разряде аккумулятора стабильным током с подсчётом времени и дальнейшим перемножением этих величин.Если подключенный аккумулятор неисправен (напряжение менее 1 Вольта), клавиатура заблокирована и излучатель BA1, издаёт три прерывистых звуковых сигнала частотой 600 Гц. Если напряжение аккумулятора больше 1 Вольта, при токе разрядки равном нулю (по умолчанию и по окончании разрядки до установленного напряжения), излучатель издаёт два прерывистых звуковых сигнала с частотой 3000 Гц.После подключения аккумулятора, устанавливают напряжение, до которого его нужно разрядить (нажатием на кнопки SB3 и SB4). Шаг установки при кратковременном нажатии – 0,1 Вольт. При удержании – первые 10 значений – 0,1 Вольт, остальные – 1 Вольт. Далее, кнопками SB1 и SB2 устанавливают ток разрядки. Если кнопки SB1 и SB2 удерживать менее 5 секунд, значение тока не изменяется и отображается его текущее значение (символ i в нижней позиции (фото 1)). Если же кнопки SB1 и SB2 удерживать более 5 секунд, значение тока будет изменяться с переменным шагом – 50 и 150 мА. При этом символ i, будет отображаться в верхней позиции (фото 2). Максимальное значение разрядного тока - 2,55 A. Максимальное разрядное напряжение, выставляемое на индикаторе прибора, соответствует 25,5 V.  Как только ток разряда примет значение больше нуля (при напряжении аккумулятора больше установленного порога или равном ему), звуковой сигнал исчезнет, а светодиод HL1, начнёт мигать с частотой 0,25 Гц.При нажатии на кнопку SB5 (только при токе разряда, равном нулю), запоминается текущее напряжение, затем контролируется напряжение при токе, равном 1 А. Внутреннее сопротивление в Омах, определяется как разность этих напряжений и выводится в младшие разряды индикатора с символом r (фото 3).При нажатии на кнопку SB6, в старших разрядах отображается текущее напряжение аккумулятора. По умолчанию, в старших разрядах, отображается напряжение, до которого необходимо разрядить аккумулятор, а в младших ёмкость в формате ХХ, ХХ А/ч. При этом не значащие нули десятков Вольт и Ампер/часов, гасятся программно.

=================================

Теперь кое что от себя. Схему я немного переделал на свой лад, а именно поставил индикатор от АОНа и сменил злополучную LM358 на МСР601. Ну не смог я добиться нормальной линейности в измерениях с LM358, хоть и перепробовал их не одну. Зато с МСР601 линейность получилась превосходная =< 1,5% по всему диапазону, да ещё и ток разрядки аккумулятора при отключённом ИТУН (DA2, VT1 с обвязкой) составил менее одного миллиампера. Печатку я переделал под своё усмотрение, в основном применил SMD вариант деталей. Моя печатка здесь.

А вот вариант моей схемы:

Пару строк о наладке:

Налаживание

Налаживание правильно собранного из исправных деталей устройства заключается в его калибровке с помощью образцовых вольтметра и амперметра. После включения устройства при нулевых показаниях индикатора HG1 параллельно конденсатору С6 подключают образцовый вольтметр и подают на него напряжение (около 10 В) от стабилизированного источника питания. Подборкой резистора R8 при нажатой кнопке SB6 сравнивают показания в старших разрядах индикатора HG1 и образцового вольтметра. Затем последовательно с источником питания включают образцовый амперметр, устанавливают ток разрядки около 1 А и подборкой резистора R17 сравнивают показания индикатора HG1 и образцового амперметра. Резистором R21 (в паре с R17) настраивают линейность прибора при измерении тока и им же устанавливают наименьший ток разряда аккумулятора при отключённом ИТУН.

    Проверяйте детали, в основном ОУ (напряжение смещения не более 5 мВ)и полевой транзистор (пороговое напряжение затвор-исток не должно превышать 2 В при токе 1А, у меня 1,87 В). 

Ну вот вроде бы и всё. Пробуйте, собирайте, рекомендую. Я первым делом у себя перемерял аккумы от мобилок, а аккумом от своей, китайской, мобилки был "приятно" удивлён. При заявленной ёмкости в 1200мАч, было всего 250мАч, а я голову ломаю, почему мобилка так мало держит, Китай одним словом. smile  Если будут вопросы, задавайте в личку или на мыло - [email protected], либо на форуме, отвечу обязательно.P.S. Хочу обратить внимание, что на моей схеме, распиновка индикатора ТОТ-3361 указана именно для варианта исполнения под телефон АОН (три блока по три знакоместа), а ALS-318 прилагаю картинку ниже.

radioservice.at.ua